[发明专利]一种双金属氧化物催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种双金属氧化物催化剂及其制备方法和用途，本发明所述双金属氧化物催化剂中包含Nb和Ce两种元素，且两种元素的摩尔比为0.1‑0.5，所述催化剂通过水热法制备得到，两种元素间的协同作用使得催化剂上活性位点的数量明显增加，从而使得催化剂催化氮氧化物转化的低温活性和对产物氮气的选择性均明显提高，在反应空速为50000h^‑1的条件下，本发明所述双金属氧化物催化剂催化氨气选择性还原NO_x的转化率在186‑338℃的温度区间内均接近100％。

技术领域

本发明属于催化材料领域，涉及一种双金属氧化物催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

氮氧化物(NO_x)可以引发灰霾、酸雨和光化学烟雾等重大环境问题，控制NO_x的排放是环境保护领域面临的一个重大挑战。目前在以NH₃为还原剂选择性催化还原NO_x(NH₃-Selective Catalytic Reduction，NH₃-SCR)所用的催化剂体系多为V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂以及相应的改进体系，广泛用于燃煤电厂、工业锅炉等固定源烟气脱硝净化过程，在较高温度段具有高的NO_x净化效率和抗SO₂中毒性能。但是催化剂体系存在着活性组分钒具有生物毒性、操作温度窗口较窄、高温时N₂O大量生成造成N₂选择性下降、高温热稳定性差等缺点。

CN105597737A公开了一种用于NH₃-SCR脱硝的复合氧化物催化剂，所述催化剂为由锡、钨和铋的氧化物组成的金属复合氧化物SnO_x-WO_x-BiO_x，其中锡和铋元素的摩尔比为0.1～10.0，锡和钨元素的摩尔比为0.1～10.0；CN102974340A公开了一种蜂窝状V-Ti低温烟气脱硝催化剂的制备方法，该催化剂是以纳米级TiO₂为载体，占催化剂质量的70-90％；活性成分为V₂O₅，占催化剂质量的5-15％，此方案所述催化剂中的V的毒性较大，易对环境造成不利影响。

因此，开发一种制备方法简单且催化效率高、温度窗口宽的复合氧化物催化剂及其制备方法仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双金属氧化物催化剂及其制备方法和用途，本发明所述双金属氧化物催化剂中包含Nb和Ce两种元素，且两种元素的摩尔比为0.1-0.5，所述双金属氧化物催化剂通过水热法制备得到，所述双金属氧化物催化剂中两种元素分布更加均匀，两种元素间的协同作用使得双金属氧化物催化剂上活性位点的数量明显增加，从而使得催化剂催化氮氧化物转化的低温活性和对产物氮气的选择性均明显提高，在反应空速为50000h^-1的条件下，本发明所述双金属氧化物催化剂催化氨气选择性还原NO_x的转化率在186-338℃的温度区间内均接近100％。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种双金属氧化物催化剂，所述双金属氧化物催化剂的通式为NbCeO_x，其中x为满足元素化合价平衡所需的O原子数；所述双金属氧化物催化剂中Nb元素和Ce元素的摩尔比为0.1-0.5，例如0.2、0.3或0.4等，所述双金属氧化物催化剂通过水热法制备得到。